Betraktning av Jordens biogeokemiska cykler

 

En studie av forskare vid University of Chicago, Rice University och California Institute of Technology kastar nytt ljus över den känsliga balansen mellan olika biogeokemiska cykler som håller jorden tempererad, återfuktad och blomstrande.

Elementens kretslopp mellan hav, atmosfär och land spelar en roll för att hålla klimatet stabilt, men kretsloppet är sammantaget så komplext att forskare vanligtvis isolerar delar av helheten (undersöker en cykel i taget) för att försöka få ett bättre grepp om hur de fungerar. Den nya studien som publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences den 13 mars visar däremot på ett annat tillvägagångssätt. Forskarna erbjuder här istället ett brett, förenklat synsätt, med hjälp av en ny uppsättning matematiska verktyg för att belysa sambandet mellan de olika  cyklerna som tidigare varit svåra att undersöka som sambandsberoende.

"Vårt tillvägagångssätt ger ett nytt sätt att identifiera de grundläggande byggstenarna för stabilitet i de kemiska komponenterna i jordens klimat - de underliggande sätten på vilket klimatet kan stabiliseras över geologisk tid på grund av rörelsen av element över havet, atmosfären och stenreservoarer", beskriver Preston Cosslett Kemeny, postdoktor vid UChicago TC Chamberlain och huvudförfattare till artikeln. Vi tar ofta för givet att planeten Jorden har försörjt komplext liv i hundratals miljoner år. Men denna stabilitet var aldrig garanterad att komma till – man behöver bara se på Mars och Venus som bildades av ungefär samma material som jorden, men som för närvarande inte ens stöder flytande vatten.

En viktig aspekt för jordens del är det kemiska kretslopp som uppkom här (om det var slumpen eller en okänd faktor som fick  detta för livet så viktiga kretslopp att uppstå på jorden och inte på Mars eller Venus kan vi inte veta i dag). Grundämnen som kol, svavel och kalcium rör sig mellan land, hav och atmosfär på ett sätt som har hållit förhållandena vid jordens yta relativt stabila under hundratals miljoner år. Forskare tror till exempel att planetens temperatur delvis upprätthålls genom att kol gradvis flyttas fram och tillbaka mellan hav, atmosfär och land. När koldioxid byggs upp i atmosfären och värmer upp ytan får det stenar att brytas ner snabbare – vilket flyttar kol till havet och därefter till sten på havsbotten. Under miljontals år kyls planeten gradvis ner igen när kolet sugs ut ur atmosfären. För mer om detta intressanta forskningsobjekt kan man läsa om här från University of Chicago. 

Bild flickr.com

NU finns en karta över universums aktiva svarta hål

 

Astronomer har kartlagt en stor volym av universum  och ur detta utarbetat en ny karta som visar aktiva supermassiva svarta hål i galaxers centrum. De gasslukande svarta hålen  kallas kvasarer  är ironiskt nog några av universums ljusaste objekt.

Den nya kartan visar var cirka 1,3 miljoner kvasarer befinner sig i tid och rum, varav den som är längst bort i tid och rum lyste starkt när universum endast var endast 1,5 miljarder år gammalt. (Universum beräknas vara 13,7 miljarder år gammalt.)

"Den här kvasarkatalogen skiljer sig från alla tidigare kataloger genom att den ger oss den största tredimensionella karta över universum som producerats hittills", beskriver David Hogg, en av grundarna av kartan och forskare vid Flatiron Institute's Center for Computational Astrophysics i New York City och professor i fysik och datavetenskap vid New York University. Hogg tillägger "Det är inte den katalog som visar flest kvasarer och det är inte den katalog som har de bästa mätningsresultaten  av kvasarer, men det är den katalog som har den största totala volymen av universum som har kartlagts."

Hogg och hans kollegor presenterade kartan i en artikel som publicerades den 18 mars i The Astrophysical Journal. Artikelns huvudförfattare, Kate Storey-Fisher, är postdoktoral forskare vid Donostia International Physics Center i Spanien.

Forskarna byggde den nya kartan med hjälp av data från den europeiska rymdorganisationen ESA:s rymdteleskop Gaia. Gaias huvudmål är att kartlägga stjärnorna i vår galax, men den upptäcker också oavsiktligt objekt utanför Vintergatan, såsom kvasarer och andra galaxer, när den skannar kosmos.

Bild vikipedia (engelsk) Animerad simulering av ett Schwarzschild-svart hål 

Med en galax som passerar i bakgrunden. Runt tiden då bilden togs skedde en extrem gravitationslinsning av galaxen.

Det är möjligt att universum inte innehåller mörk materia

 

En ny studie från University of Ottawa har publicerats i dagarna under titeln Testing CCC+TL Cosmology with Observed Baryon Acoustic Oscillation Featuresnorth_eastexternal link, i the peer-reviewed  tidskriften Astrophysical Journal. I studien utmanas den nuvarande modellen av universum genom att visa att det i själva verket inte finns plats för det vi kallar mörk materia.

Inom kosmologin beskriver termen "mörk materia" allt som inte verkar interagera med ljus, det elektromagnetiska fältet eller som bara kan förklaras genom påverkan på gravitation. Vi kan inte se den och vi vet inte heller vad den består av, men den hjälper oss att förstå hur galaxer, planeter och stjärnor beter sig.

Rajendra Gupta, professor i fysik vid Naturvetenskapliga fakulteten, använde en kombination av ”combination of the covarying coupling constantsnorth_eastexternal link (CCC) and “tired lightnorth_eastexternal link” (TL) theories (the CCC+TL model) to reach this conclusion”.

Modellen kombinerar två idéer  om hur naturens krafter minskar över  tid och hur ljus förlorar energi när det färdas en lång sträcka. Modellen har testats och visat sig stämma överens med flera observationer till exempel om hur galaxer är utspridda och hur ljuset från det tidiga universum har förändrats över tid.

Upptäckten utmanar den rådande förståelsen av universum som säger att ungefär 27 % av universum består av mörk materia och mindre än 5 % av vanlig materia medan resten är mörk energi.

Gupta beskriver hur "Studiens resultat bekräftar ett tidigare arbete ("James Webbs teleskopets tidiga observationer av universum och CDM-kosmologinorth_eastExtern länk") som visar att universum är 26,7 miljarder år och att universum inte kräver mörk materia för att existera, förklarar Gupta. "I standardkosmologin beskrivs universums accelererande expansion orsakad av mörk energi men i själva verket beror expansionen på naturens försvagade krafter då universum inte på grund av en mystisk mörk energi."Genom att utmana behovet av mörk materia i universum för att förstå detta och istället ge bevis för en ny kosmologisk modell, öppnar denna studie upp nya vägar för att utforska universums grundläggande egenskaper.

Själv har jag aldrig varit en vän av att det måste finnas eller finns något vi  kallar mörk materia eller mörk energi. Begreppen visar bara på något okänt fenomen och innebär egentligen något vi ännu inte förstår om verkligheten och universums  materia och energi.

Bild vikipedia (franska) Universums utveckling efter Big Bang (Temps = tid)

En gigantisk avslocknad vulkan upptäckt på Mars

 

En detaljerad analys av Mars-data avslöjade nyligen vulkanen Noctis. Den nyupptäckta jättevulkanen på Mars ligger strax söder om planetens ekvator, i östra Noctis Labyrinthouse, väster om Valles Marineris, planetens vidsträckta kanjonsystem.

 Vulkanen finns på den östra kanten av en bred regional topografisk stigning som kallas Tharsis där även tre andra välkända jättevulkaner: Ascraeus Mons, Pavonis Mons och Arsia Mons finns. Även om Noctis är mer eroderad och mindre hög än dessa tre jättar konkurrerar den nyupptäckta vulkanen med de andra i diameter då den är cirka 450 km i diameter (röd streckad cirkel på bilden ovan). Detkan finnas glaciäris under den eroderade vulkanens omkrets vilket gör området attraktivt för sökandet efter nuvarande eller fornt liv och därför framtida robot- och mänsklig utforskning. För mer om denna vulkan och fler bilder se här.

Bild https://www.seti.org/ En gigantisk vulkan på Mars.

Webbteleskopet har funnit ättikssyra och etanol runt nybildade stjärnor

 

Ett internationellt team av astronomer vid Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland har använt Webbteleskopets MIRI (Mid-Infrared Instrument) för att identifiera en mängd olika isiga föreningar av komplexa organiska molekyler och funnit bland annat etanol och sannolikt ättiksyra i protoskivan runt en nybildad stjärna.

Forskarteamet upptäckte även enklare molekyler som myrsyra, metan, formaldehyd och svaveldioxid. Kemikalierna som identifierats runt protostjärnan IRAS 23385 som just nu ses i de första stadierna av utveckling och som kan jämföras som det såg ut runt vår sol i dess första tid och vars innehåll troligen fanns i protoskivan runt vår sol. Protoskivan i sin tur innehöll materia för planetbildning.

Denna forskningsdupptäckt har accepterats för publicering i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

Bild https://webbtelescope.org/  på Protostar IRAS 23385.

Detta är Condor Telescope

 

Ett nytt teleskop som fått beteckningen  "Condor Array Telescope" kan öppna upp en ny värld av universum. I fyra nya artiklar, som publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) (mars 2024)  presenteras de första upptäckterna baserade på observationer av Condorteleskopet.

Projektet är ett samarbete som leds av forskare vid institutionen för fysik och astronomi vid Stony Brook University och American Museum of Natural History (AMNH). Enligt ledande forskare i projektet Kenneth M. Lanzetta, PhD, professor vid institutionen för fysik och astronomi och Stefan Gromoll från Stony Brook, och Michael M. Shara, PhD, intendent vid institutionen för astrofysik vid AMNH, är Condor nu i full drift.

Det nya "arrayteleskopet" använder datorer för att kombinera ljus från flera mindre teleskop till att motsvara ett större teleskop kan upptäcka och studera astronomiska egenskaper som är för ljussvaga för att kunna ses med konventionella teleskop.

Lanzetta och Gromoll började arbetet med Condor 2019 med bidrag från Advanced Technologies and Instrumentation Program of the National Science Foundation. Shara gick med i projektet 2020. 2021 placerade Condor-teamet ut instrumentet på en mycket mörk plats vid Dark Sky New Mexico-observatoriet i det sydvästra hörnet av New Mexico, nära staden Animas.

Projektgruppen består av lärare och studenter från institutionen för fysik och astronomi vid Stony Brook University och institutionen för astrofysik vid American Museum of Natural History och deras samarbetspartners över hela världen.

Bild https://news.stonybrook.edu  Condor Array-teleskopet Upphovsman: Condor Team

AI kan bli en hjälp för att förstå mer om mörk energi

 

En forskargrupp ledd från UCL (University College London) har använt artificiell intelligens (AI) för att dra slutsatser om mörk energis inflytande och egenskaper från en karta över mörk och synlig materia i universum. Kartan täcker de senaste sju miljarder åren. Studien, som utfördes inom Dark Energy Survey-samarbete fördubblade precisionen med vilken viktiga egenskaper hos universum, inklusive den totala densiteten av mörk energi, kunde härledas från kartan.

Mörk energi är den kraft som antas påskynda universums expansion och tros utgöra cirka 70 % av universums innehåll och påverkar även mörk materia som är 25 % av universums innehåll och vars gravitation påverkar galaxer (vanlig synlig materia är 5 % av universums innehåll).

Studiens huvudförfattare Dr Niall Jeffrey (UCL Physics & Astronomy) beskriver: "Genom att använda AI att lära från datorsimulerade universum ökade vi precisionen i våra uppskattningar av viktiga egenskaper hos universum med faktor två.

– För att uppnå den här förbättringen utan de här nya teknikerna skulle vi behövt fyra gånger mer data. Det skulle motsvara kartläggningen av ytterligare 300 miljoner galaxer.

Medförfattare Dr Lorne Whiteway (UCL Physics & Astronomy) beskriver: "Våra resultat är i linje med den nuvarande och bästa förutsägelsen om mörk energi som en "kosmologisk konstant" vars värde inte varierar i rum eller tid. Men de ger också flexibilitet för att en annan förklaring ska vara korrekt. Det kan till exempel fortfarande vara så att vår teori om gravitation är felaktig.

I linje med tidigare analyser av Dark Energy Survey-kartan, som först publicerades 2021, tyder resultatet på att materia i universum är jämnare utspridd – mindre knölig – än vad Einsteins allmänna relativitetsteori förutsäger.

Nästa fas av projektet om den mörka energin i universum – inkluderar den europeiska rymdorganisationen ESA:s uppdrag Euklides kommer att kraftigt öka mängden data vi har om universums storskaliga strukturer vilket hjälper forskare att avgöra om universums nuvarande kosmologiska modeller är felaktiga eller rätta.

Samarbetet har katalogiserat hundratals miljoner galaxer med hjälp av fotografier av natthimlen tagna med 570-megapixel Dark Energy Camera, en av världens mest kraftfulla digitalkameror. Bilderna togs under sex år (från 2013 till 2019). Kameran, vars optiska instrument byggdes vid UCL, är monterad på ett teleskop vid National Science Foundations Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile.

Bild vikipedia Universums storskaliga sammansättning enligt en analys av data från WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)